(57)【要約】【課題】  ディジタルデータフレームのシーケンスを圧縮する。【解決手段】該ディジタルデータフレームの各々を、ｍビットのグレースケールの列に変換するためのグレースケール変換手段であり、この場合、整数ｍはｎよりも小さく、これにより、ｍビット数の行のアレイを形成するグレースケール変換手段と、ｍビット数の行の該アレイの各行において、隣接フレームにおける等価ｍビットグレースケール数の発生数のカウントを設けるカウンター手段と、等価ｍビット数のあらゆる行シーケンスが、一つのｍビット値とそのカウントによって表現される如く、ｍビット数の行の該アレイの各行を再フォーマットするための行再フォーマット手段と、行の該アレイの各再フォーマット行を順次に記憶するためのメモリ再フォーマット手段とを具備する。【選択図】    図１
2006311576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルデータフレームのシーケンスを圧縮するための圧縮システムであり、該ディジタルデータフレームの各々は、場面の固定線部分がビデオカメラにおいて結像されたラインセンサーのピクセルにおいて検出された輝度値を表現するｎビットグレースケール数の列を形成し、該シーケンスは、ｎビット数の行のアレイを形成する圧縮システムにおいて、
Ａ．該ディジタルデータフレームの各々を、ｍビットのグレースケールの列に変換するためのグレースケール変換手段であり、この場合、整数ｍはｎよりも小さく、これにより、ｍビット数の行のアレイを形成するグレースケール変換手段と、
Ｂ．ｍビット数の行の該アレイの各行において、隣接フレームにおける等価ｍビットグレースケール数の発生数のカウントを設けるカウンター手段と、
Ｃ．等価ｍビット数のあらゆる行シーケンスが、一つのｍビット値とそのカウントによって表現される如く、ｍビット数の行の該アレイの各行を再フォーマットするための行再フォーマット手段と、
Ｄ．行の該アレイの各再フォーマット行を順次に記憶するためのメモリ再フォーマット手段とを具備し、
これにより、該圧縮システムは、結像された視野の固定線部分を表現するディジタルデータフレームの該シーケンスを記憶するために必要なメモリを縮小する圧縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に、運動事象を監視記録するシステムに向けられる。さらに詳細には、発明は、科学及び技術の多数の分野において応用を有する、時系列の結像と表示の精密な管理及び制御に関する。最も詳細には、発明は、計時されたスポーツ事象を測定する際に広範囲にわたる有用性を有する全体レース管理システムを提供する。
【０００２】
発明また、順次走査された線対象を編集することにより、場面を発生するためのシステムと方法に関する。それ自体、発明はまた、そのような場面を管理可能なデータファイルに圧縮し、場面情報を効率よく色合わせするための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
経時で運動事象を追跡記録する先行技術システムは、圧倒的に、競争事象の支持の方へ向けられる。レースの決勝線を監視する標準写真技術が、公知である。
【０００４】
典型的に、高分解能結像を装備したカメラは、決勝線を見て、インタプリーターによる後の使用のために、高率においてピクチャーを順次に捕える。しかし、このプロセスは、扱いにくく、浪費的であり、時間がかかり、例えば、写真フィルム及び印画紙のための装置、処理薬品と画像引伸ばし機又は投射光学系を必要とする。結果として、大部分のレースは、人の判断により、極めて密接なレースにおいて「写真判定」技術に立ち戻る。Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、商標ＡｃｃｕｔｒａｃｋＴＭの下で多数の電子写真判定システムを提供する。特許文献１は、そのようなＡｃｃｕｔｒａｃｋＴＭシステムを例示する。
【０００５】
「写真判定」技術に関する問題のために、競争事象を監視するための多数の他のシステムが、開発された。しかし、スポーツ事象を計時するためのこれらの他の方法とシステムは、新しい困難を提示する。標準テレビジョン又はビデオフォーマットにおいてレースを記録表示するビデオシステムが、人気であるが、これらのシステムの特別の実現に拘わらず、電子像の部分は、アナログ媒体、例えば、ビデオテープ、において残留する。システムからのアナログデータは、経時での連続情報から成るために、唯一の時限に正確に割り当てることは、比較的困難である。関連システムが、スプール化フォーマットにおいて長い物理長を一般に有する記憶媒体、例えば、ビデオカセットを探索しなければならないために、記録シーケンスにおいて特定の瞬間にアクセスすることは、ずっと困難である。これは、唯一のユーザーしか、任意の一時点において記憶及び記録された情報にアクセスすることができないために、現レースを記録観察し、レース（又は前レース）の前セグメントを同時に再検討することを望むユーザーにとって制限と困難を提示する。
【０００６】
アナログデータにおける一層の困難は、表示される前に、ビデオ、テレビジョン又はコンピュータに対して使用可能な信号に変換しなければならないことである。例えば、完全な探索の後、選択ビデオテープセグメントは、一般に、コンピュータと、多分、補足的な複合図形ジェネレータによって処理される前に、アクティブメモリに送信される。概して、アナログフォーマットと関連処理は、レースを再検討するために必要な時間をふやし、このため、意思決定プロセスを長くする。
【０００７】
レースシステムが直面する別の問題は、何時間も又は各競技参加者が終わるまで続くマラソン又は自転車レースのような拡張時間事象の管理において発生する。走者又はサイクリストは群れをなして決勝線と交差する。長期間にわたって、決勝線には人がいない。決勝線における関連情報は、このようにして、散発的であり、多量の「むだ」時間を含む。アナログシステムにおいて、このむだ時間は、他の理由のために一般に無益であるとしても、システムが事象との時間同期性を保有するように記録及び記憶されるが、レースを処理し検討することのために必要な時間をふやす。
【０００８】
幾つかのレースシステムは、記録情報をディジタル等価物に変換することによってレース中取られたデータの管理とアクセシビリティーを改良することを試みる。しかし、これらのシステムはまた、画面にレースを表示する前に、アナログフォーマットに戻る。例として、特許文献２は、共通なブラウン管（ＣＲＴ）において表示するために、ディジタル及びアナログ区分を有するビデオ記録システムを示す。特許文献３は、同様に、標準テレビジョンフォーマットにおいてレースを表示する別の部分ディジタルシステムを記載する。これらのアナログ／ディジタルシステムは、なお、すべてのアナログシステムにおいて固有の多くの問題を有する。
【０００９】
従って、発明の目的は、平面に交差するボデーの時系列場面を記録表示するためのシステムを提供することである。特に、システムは、外部事象のスタートに関して、決勝線に交差するボデー又は競技参加者を参照する計時されたスポーツ事象の管理記録において改良を提供する。
【００１０】
発明のさらに別の目的は、レースにおいて決勝線に交差する人の如く、空間における平面を通ったボデーを表現する計時情報の操作における改良を提供することである。
さらに別の目的は、一連の離散時間画像を具備する場面の改良されたアクセス、制御及び記憶を提供することである。
【００１１】
最も詳細には、発明の目的は、ディジタルフォーマットにおいてレースを記録表示するレース監視記録システムを提供することである。
発明のさらに別の目的は、効率的な色合わせを有するコンピュータシステムにおいてカラー場面を記憶表示することである。
【００１２】
これらと他の目的は、下記の説明において明らかになるであろう。
【特許文献１】米国特許Ｎｏ．３、８２９、８６９
【特許文献２】米国特許Ｎｏ．４、７９７、７５１
【特許文献３】米国特許Ｎｏ．５、１３６、２８３
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明は、一つの見地において、空間における平面を横切って移動するボデーの時系列の場面を記録表示するためのシステムを特徴とする。システムは、対象平面における線対象を観察結像する少なくとも一つのディジタルカメラを含む。カメラは、検出器要素のアレイ上に結像することによって時系列的に線対象を捕え、線対象のディジタル画像又はフレームへ標本信号を変換する。各ディジタル画像フレームは、瞬時における一枚の移動場面を特異的に表現する。システムはまた、画像タイマを含み、タイマプロセッサーを有するが、カメラからの予選択ディジタル値に応答し、フレーム情報内の予選択数のバイトを用いて、ディジタル時間基準を各フレームにマークする。画像タイマはまた、内部バッファにおいてカメラからのディジタルフレームを記憶する。システムは、さらに、内部メモリ、使用者コンソールとグラフィックス表示モニタを有する主制御コンピュータを含む。コンピュータは、関連したソフトウェアポインターを介して、内部メモリに情報ブロックとして画像タイマバッファからのフレームを記憶し、モニタにおいて時系列場面として記憶フレームの部分を選択的に表示する。ユーザーは、コンピュータ制御卓において、発明によって提供された多様な機能を命令することができ、捕捉した場面を操作分析し、最も詳細には、平面を横切って移動するボデーの場面の任意の部分を表示し、任意のフレーム内の関連時間にアクセスすることができる。
【００１４】
このようにして要約されたシステムは、関連ビデオレース管理システムよりも５０倍高速（正確）な率において、決勝線に交差する対象又は競技参加者の公式時間を記録管理する際に特に有益である。ユーザーは、対象平面、即ち、決勝線、に交差するボデーを高精度で記録表示し、同時に、記憶画像を実時間で再検討及び編集する能力を維持する。従って、各フレームに関連した時間基準が、スタートセンサでトリガーされ、外部事象、例えば、ガンスタート信号の開始と相関される。発明は、このようにして、別の見地において、一つの事象の開始に同期化され、各フレームに対してそれぞれの瞬時を記すための正確な基準をタイマプロセッサーに設けるタイマクロックを提供する。
【００１５】
他の見地において、ディジタルカメラは、検出器要素のアレイを形成する線走査電荷結合素子を含む。カメラはまた、好ましくは主制御コンピュータにおいて選択可能な予選択利得レベルに従い、ディジタル出力信号を、好ましくは捕捉フレームにおけるディジタル値に対応する利得レベルに調整するグレースケール利得コントローラを含む。利得コントローラは、発明の動作中カメラによって捕えられた各フレームに適用されるグレースケール利得を調整することによって、実時間式に機能する。カメラは、遠隔位置から完全にコンピュータ制御される。このコンピュータ制御は、同軸ケーブルに沿って信号を伝達することによって達成され、合焦、ズーム、パンとすべての他のカメラ機能を遠隔制御する。
【００１６】
さらに他の見地において、カメラによって捕えられ又は画面上に表示された場面の分解能は、ユーザーによって選択可能である。カメラに関して、時間領域、即ち、運動方向における分解能は、カメラがディジタル画像フレームを捕えるフレーム率を選択することによって調整可能である。空間領域における、即ち、線対象の長さに沿った分解能は、アレイにおける特別の検出器要素のみを活動化するカメラ濃度制御を変化させることによって調整可能である。
【００１７】
モニタにおいて表示された分解能に関して、ユーザーは、別の見地において、画面上で特別の場面をズームイン又はアウトすることができる。例えば、場面をズームアウトすることによって、全レースは、直ちに観察される。そして、ズームインすることによって、場面の特別の領域は、画面上で拡大され、例えば、特定走者の番号識別子を解釈するために適切である。ズーム能力は、いずれかのスクリーン次元において、即ち、時間及び空間方向において、同時に又は独立に、主制御コンピュータにおいてユーザーに利用可能である。
【００１８】
このようにして記載されたシステムのユーザーは、主制御コンピュータにおいて多様な制御を有する。表示場面の任意のフレームは、発明の他の見地に従い、フレームを「切り取る」ことにより、一時的又は永久に取り除かれる。切り取られたフレームのリストは、リスティングメモリへ置かれる。時間切り取り制御は、場面のつまらない部分  −  例えば、平面に交差する活動又はボデーを含まない時間期間、を切り出す又は切り取ることをユーザーに許容する一方、連続場面を集合的に表示する残存フレームに対して絶対時間基準を保存する。時間切り取り制御は、さらに、リスティングメモリからそれらを削除し、又は永久にそれらを消去することにより、切り取られたフレームを復元することができる。
【００１９】
別の見地において、ユーザーはまた、空間における平面を通るボデーの運動が他の方向において生ずるかのように表示場面が現れる如く、表示場面の時系列順序を選択的に逆転することもできる。さらに、ユーザーは、選択されたならば、対象識別子と、選択点を表現する唯一の時間同定を提供するために、ディスプレイにおいて特別のボデーを指摘することができる。
【００２０】
発明により構成されたシステムはまた、別の見地において、ハードディスクドライブのように仮想メモリサブシステムを提供する。主制御コンピュータは、仮想メモリサブシステムへ情報ブロックを記憶し、それ自体内部メモリにおける空間を解放し、前場面、例えば、前レース、に対する記憶媒体を提供する。仮想メモリサブシステムへの記憶は、選択コマンドによって開始され、もしくは内部メモリの所定の選択可能な部分が利用される時に、自動的に行われる。仮想メモリサブシステムにおける記憶配置は、別の見地において、主制御コンピュータが、仮想メモリサブシステムからの情報ブロックにアクセスし、選択的に検索し、データブロックが記憶された初期メモリロケーションからのオフセットを計算することにより、その内部メモリに記憶される如く規定される。このようにして、主制御コンピュータの内部メモリは、仮想メモリサブシステムのためのキャッシュとして機能することができ、これにより、２、３のアクティブなブロックのみを揮発性ＲＡＭにおいて記憶する。
【００２１】
仮想メモリサブシステムの記憶ケイパビリティを援助するために、発明は、従って、より小さいメモリ空間へ情報ブロックを圧縮する圧縮システムを提供する。圧縮システムは、或るデータの圧縮を開始し、圧縮情報の精度を調整することにおいて、選択的に制御される。
【００２２】
圧縮システムは、各ディジタル画像フレームが、ｎビット数の列を具備し、一連のディジタルフレームが、このようにしてｎビット数の行のアレイを形成するということ事実を利用する。好ましい見地において、圧縮は、まず、ディジタル画像フレームのアレイをｍビットグレースケール数の行のアレイに変換することにより行われる（ここで、整数ｍは、整数ｎよりも小さい）。それから、ｍビットディジタル画像フレームの行の変換アレイは、隣接する等しいｍビット数をグループへ収集し、収集物を「カウント」と「グレースケール値」として表現することにより、行単位に再フォーマットされる。これらの行は、順次メモリストリングへ再び再フォーマットされ、これによりデータをより小さな量に圧縮する。
【００２３】
好ましくは、「カウント」は、バイト又は３ビット数であり、そしてｍビット「値」は、元の各ｎビット数の５ビット表現によって形成されるが、圧縮の精度は、数ｍを変化させることにより、ユーザーによって選択可能である。カウントが３ビット数であるならば、カウントと値は、１バイトを形成する。例えば、４ビット数は、データをさらに圧縮するために使用される。
【００２４】
さらに別の見地において、発明は、独立に一連のディジタル画像フレームを捕えるために、画像タイマ内に関連したバッファを有する複数のディジタルカメラを含む。このようにして、好ましくは、ほぼ同一の線対象を含むビューの多重場面が、生成され、独立にコンピュータにおいて表示される。少なくとも２つの場面が、実時間ディスプレイにおける２つの別個のカメラ又は前記録セグメントから単一のモニタにおいて同時に示される。別の見地において、一つ以上の付加コンピュータが、連結されたカメラの一つによって捕らえられたデータにアクセスし、別々に表示操作するために、仮想メモリサブシステムと通信して設置される。このようにして、第一ユーザーが現運動事象に集中する間、第二ユーザーは、前記録運動セグメントを分析する。
【００２５】
ディジタルカメラと画像タイマは、各々、信号線に沿った伝送の前に、選択的にデータを圧縮することができる関連処理ＣＰＵを有する。例えば、ディジタルカメラは、カメラから伝えられたディジタルデータに第１の圧縮を指令することにより、画像タイマとの間の信号線又はケーブル布線の帯域幅要求を縮小することができる。画像タイマは、同様の圧縮スキームを用いることにより、２つの間に伝送されたデータに第二の圧縮を指令することにより、主制御コンピュータとの間のケーブル布線又は信号線の帯域幅要求を縮小することができる。
【００２６】
好ましい見地において、単一のケーブル布線は、画像タイマとカメラの間で使用される。このケーブルは、好ましくは、単一の同軸ケーブルの形式であり、カメラにおいて多様な機能を命令する信号線、ディジタル情報を画像タイマに伝送するデータ転送線やカメラにパワーを供給する電力線として機能する。同様に、画像タイマと主制御コンピュータ又は付加コンピュータの間のケーブル布線は、同様なケイパビリティを有する。
【００２７】
さらに別の見地において、主制御コンピュータは、対象識別子と対象に対応する関連時間をアクセスするのをユーザーに許容し、例えば、レース管理システムにおいて使用される。例えば、レースの開始前に、カメラ視野内のレーンが、表示画像の部分に空間的に参照され、ユーザーがその部分を指摘する時に、レーン番号と関連した対象、例えば、レース競技参加者が、表示モニタにおいて利用可能になる。さらに、付加的な見地により、特別の対象の時間と名前が、ユーザーが命令したならば、表示モニタにおける結果ウィンドー内に自動的に入力される。
【００２８】
これらと他のアスペクトは、発明が好ましい実施態様に関連して例示された次の説明から明らかになるであろう。しかし、多様な追加、控除、及び修正が、発明の範囲に反することなく、技術における当業者によって行われることは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
第１図は、空間における平面に交差する一連のボデーを記録表示するために、発明により構成されたシステム１０を示す。システムは、ディジタルカメラ１２、画像タイマ１４及び主制御コンピュータ１６を含む。内部光学系１５により、カメラ１２は、好ましくは、線走査電荷結合素子（ＬＳ−ＣＣＤ）である検出器要素２０のアレイの上に線対象１８を観察し結像する。カメラプロセッサー２２は、検出器要素２０において画像を時系列的に標本し、それぞれ、利得コントローラ２４とＡ／Ｄコンバータ２６において出力信号を増幅及びディジタル化する。各標本画像は、唯一の時点においてディジタル情報のフレームを表現する。
【００３０】
各ディジタル画像フレームは、信号線２８、好ましくは、同軸ケーブルに沿って、画像タイマ１４のバッファメモリ３０に伝送される。タイマプロセッサー３２は、フレームのディジタル情報内に時間基準を記憶することによって、好ましくはタイマクロック３４によって生成された時間基準を有する画像タイマ１４に入力される時、各フレームにマークを付ける。このようにして、バッファにおいて記憶された各ディジタル画像フレームは、線対象１８の記憶ディジタル表現とそれに関連した唯一の時間を記憶する。好ましい実施態様において、各フレームの時間基準は、外部事象の開始に関して、カメラ１２が画像を捕えた時間を指示する。
【００３１】
バッファ３０は、「ブロック」と呼ばれる予選択メモリ割り当てに集積されるまで、カメラ１２から生成されたフレームを記憶し、その後に、主制御コンピュータ１６は、信号線３８を経由してその内部メモリ３６にブロックを転送する。
【００３２】
主制御コンピュータ１６は、内部メモリ３６内に記憶された情報ブロックを処理する中央処理装置４０を有し、その結果、一連のディジタル画像フレームの場面及び時間内容が、表示モニター４２において表示される。中央処理装置４０はまた、システム１０の自動動作と記憶管理を制御し、キーボード４４とマウス４５における入力に応答し、その結果、ユーザーは、実時間表示又は前記録セグメントを含むシステム１０によって捕らえられた場面の表示を選択的に命令することができる。さらに詳細には、ユーザーは、場面の任意の部分と関連した唯一の時間にアクセスすることができる。
【００３３】
好ましい実施態様において、タイマ１４と主制御コンピュータ１６からディジタルカメラ１２へのコマンドは、単一の同軸ケーブルである信号線２８内で伝送される。同軸ケーブル２８は、カメラ１２が遠隔電源なしに作動することができる如く、カメラ１２にエネルギーを供給するパワー制御線としてさらに作用する。
【００３４】
第１図の一層の参照と説明により、三次元配向チャート５０は、発明の動作のよりよい理解を容易にするために提供される。システム１０は、離散的な瞬時においてカメラ１２によって見られた如く、線対象１８の像を順次に捕えることにより作動する。線対象１８は、典型的に、表示モニタ４２において人によって観察された、「場面」の部分である。即ち、カメラ１２によって捕えられた各線対象１８は、カメラ１２の視野（ＦＯＶ）により、移動するボデーの大きなピクチャー又は「場面」の一部を順次に形成する。検出器アレイ２０とその共役線対象１８が、実際に一次元であるために、このＦＯＶは、本質的に、チャート５０の軸５２と５４によって表現可能な空間における平面である。線対象１８は、チャート５０の軸５２に沿った長寸法と第１図のページに垂直な軸５６に沿った短寸法（不図示）を有する。カメラ１２は、カメラから対象１８へ軸５６に沿って指向された距離において、線対象１８に焦点を合わせる。
【００３５】
このようにして、例えば、第２図は、チャート５０の９０°回転であるチャート５０’の軸５６に沿って運動する対象６０を示す。カメラ（不図示）は、軸５２と５４の平面において実質的にＦＯＶを有する対象６０に焦点を合わせる。各フレームが捕えられる時、対象６０の部分、即ち、線対象、はディジタル画像フレームとして一意的に空間表現される。第２図において、システムによって捕らえられた連続する線対象は、連続する矩形６２として対象６０において例証される。各線対象６２に対して、ディジタルカメラ１２は、相応して、アレイ２０内の検出器要素の数に応じて、線対象の画像を標本することにより、フレームを生成する。即ち、各線対象６２は、検出器アレイ２０における標本により、ディジタル画像フレームへ長さに沿って（即ち、軸５２に沿って）ディジタル的に区分化され、画像タイマ１４に瞬時に伝送される。実時間の見地において、線対象６４は、最も最近捕えられたフレームを表現し、そして線対象６４の左側の対象６０の残部は、なお、システムによって捕えられなければならない。コンピュータ１６において表示された対象の場面又は複合画像は、カメラ１２のＦＯＶを通過する実対象と全く同様に見える。
【００３６】
前述の如く、第１図のシステム１０によって捕らえられた各ディジタル画像フレームは、カメラからの特別の時間基準を記され、コンピュータ１６における情報ブロックへ記憶される。カメラは、タイマがフレームの開始／終了として認識する特殊なディジタル値をタイマに送信する。タイマは、それから、受信フレームに関連時間基準を記す。
【００３７】
第３図は、これらの動作をさらに十分に示す。システム１０によって捕らえられた各ディジタル画像フレーム７０は、アレイ２０の活性化要素によって検出された信号に対応するディジタルバイトのアレイを含む。フレームが画像タイマ１４に入力される時、タイマプロセッサーは、最後の４バイト７２においてそのフレームと関連した時間を記憶する。これにより、各フレームを唯一の時間と永久的に関連させる。第３図において、時間は、矢印７４方向に増大する。このようにして、第３図の左側のフレームは、右側におけるものよりも、時間的に遅い。
【００３８】
第３図はまた、主制御コンピュータ１６によって利用される情報ブロック７６を形成するフレームの収集を示す。好ましい実施態様により、フレームは、１６ｋバイト大の情報ブロックへ編成される。ブロック７６を構成するフレームの数は、このため、以下に議論された発明の一層の特徴により可変な、各フレーム内の情報の量に従属する。
【００３９】
第３Ａ図は、第３図の各フレームと関連した唯一の時間基準のために、使用可能にされる発明の特定の特徴を示す。特に、好ましい実施態様により、ユーザーは、第１図の表示モニタ４２において、他のフレームにおいて利用可能な情報を壊すことなく、表示場面から選択フレーム７３を選択し、切り取ることができる。切り取られた部分７３は、第３Ａ図に示された如く、ブロック７６内、又はその部分（不図示）にある。切り取られたフレームのアドレスは、永久的に消去される（「セーブ」動作によって発生する）か、又は切り取られたシーケンス内に再挿入されるまでアドレスを保持するリスティングメモリ（メモリ関連リスティングテーブル）へ初期的に送られる。
【００４０】
これは、貴重なメモリを単に浪費するつまらないセグメントを有する場面又はレースにおいて特に有益である。それはまた、モニタから見た場面の全体長が減少し、表示場面の深度アスペクトが改良されるために、表示場面の解釈において役立つ。例えば、第１走者が第２走者よりも数秒前方にいたならば、走者の間の記録シーケンスが切り取られ、そして画面上に表示は、走者の間にあまり大きな時間が存在しないかのように現われる。もちろん、走者の時間関係は、正確であり、ユーザーが走者と関連した時間にアクセスする時、両者の間の時間不連続性が、明らかになる。
【００４１】
前述の如く、発明により構成されたシステムに対する最も明白な使用は、レース管理の方へ向けられる。第４図は、レースの決勝線に交差するボデーの運動を捕えるために適切な構成におけるシステム１０を図示する。システム１０は、レースコース８０に隣接して例示的に示され、ディジタルカメラ１２が、決勝線を表現する平面を見るように配置される。画像タイマ１４は、システム１０内で選択可能なフレーム率においてカメラ１２からディジタル画像フレームを受信し、その関連時間基準を各フレームに記す。主制御コンピュータ１６は、情報ブロックとして画像タイマ１４からフレームを検索記憶し、表示モニタ４２において記録場面を表示する。コンピュータ１６はまた、例示の実施態様において、キーボード４４とコンピュータマウス４５により、下記の発明の特徴を制御することをユーザーに許容する。
【００４２】
また、第４図において、外部事象のスタート、例えば、レースが始まったことを知らせるスタートガンに応答し、画像タイマ１４にこの時間を知らせるスタートセンサ８４が示される。第１図のタイマクロック３４は、このスタート信号に較正され、そしてタイマプロセッサー３２は、検出スタート時間に関する時間基準をタイマ１４に入る各フレームに記す。
【００４３】
プリンター８６は、選択場面と記録事象についての情報を印刷するために、システム１０に設置される。
【００４４】
第５図は、を図示する場面はを生成し、４人の参加者を含むレースのシステム１０によって生成された場面を示し、モニタ４２（第１図と第４図）とプリンター８６（第４図）において利用可能な典型的なディスプレイを例示する。第５図において、矢印９０は、時間次元であり、増大する時間を指す。矢印９２は、ディジタル画像フレーム内の空間情報に対応する空間次元に言及する。この画像は、コンピュータ１６を操作するユーザーによって、モニタ４２においてズームイン又はアウトされる（以下に詳細に記載される）。好ましい実施態様において、システム１０のユーザーは、３つの別個のパラメータの任意を調整することにより、システム１０によって生成された場面の分解能又は画像品質を選択することができる。まず、フレーム率、即ち、カメラが場面において各線対象を捕える率を調整することにより、軸９０に沿って利用可能な分解能情報の量が変化する。
【００４５】
第二に、カメラ密度を調整する、即ち、検出器アレイ２０に沿って要素を選択的に活性又は非活性にすることによって、軸９２に沿って利用可能な分解能情報が変化する。第三に、表示モニタにおいてズームイン又はアウトすることにより、表示分解能量が、軸９０と９２のいずれか又は両方において変化する。一般に、最良の表示詳細又は分解能は、ユーザーが高いフレーム率においてシステム１０によって記録されたあらゆるフレームを表示する時に発生し、あらゆるピクセルは、検出器アレイ２０において活性化される。
【００４６】
しかし、これらの３つのパラメータを調整する時、他の考慮が、為されなければならない。最初に、システムによって利用可能な高いフレーム率はすべての場合において好ましいことは、直観的にみえる。しかし、フレーム率が高すぎるならば、対象は、ズームアウトされないならば、モニタ４２において「太った」ように見える。例えば、レースが約２０ｍｐｈにおいて走行する走者から成るならば、おおよそ５００フレーム／秒が、ズーミングなしに、ディスプレイ４２において競技参加者を正常に見せる。競技参加者が、代わりに、遅速であったならば、ずっと低速のフレーム率が好ましい（例えば、１／１００だけ低速であるならば、５Ｈｚのフレーム率が理想である）。フレーム率によって影響される別の因子は、カメラ内の検出器に利用可能なエネルギーである。フレーム率がまた高速すぎるならば、検出器が線対象から利用可能な光エネルギーを統合する十分な時間を有さないために、画像は薄暗く見える。これは、もちろん、検出器の感度とカメラによって利用されたスペクトルに依存する。好ましい実施態様において、第１図の検出器アレイ２０は、可視光エネルギーに応答し、このため、薄やみ又は薄明時間において特別の画像を捕えるより多くの時間を必要とする。これに反して、アレイ２０が、例えばＨｇＣｄＴｅ材料で、赤外エネルギーに応答するように構成されたならば、フレーム率は、対象の温度と速度により調整される。
【００４７】
発明は、このようにして、対象の場面から光エネルギーの種々のレベルを能動的に補償するために、自動利得制御（ＡＧＣ）機構を提供する。第１図のカメラプロセッサー２２と利得コントローラ２４は、カメラから画像タイマに実時間で伝送されたディジタル画像フレームを適用された利得をプログラマブルに調整する。カメラプロセッサー２２は、主制御コンピュータからコマンドに応答し、Ａ／Ｄコンバータ２６から出力されたディジタル画像フレーム内のディジタル値を量子化し、カメラの感度を修正することにより、利得コントローラ２４に結合して利得を上下させる。
【００４８】
例えば、一連の画像フレームにおける平均ディジタル値が、低すぎるならば、コンピュータにおける場面は薄暗く見える。利得を増大させるために主制御コンピュータにおけるユーザーによるコマンドは、表示画面コントラストを適切に改良する。ユーザーはまた、利得制御の帯域幅調整することによって、カメラのＡＧＣ制御がどのように高速に作動するかを選択することもできる。ユーザーは、アクティブな利得をセットする際に使用された平均ディジタル値を量子化するために、カメラ１２が費やす時間の量を選択することにより、ＡＧＣ帯域幅を有効に変更する。レースのように大部分の運動事象にとって一般に実際的でないが、利得は、理論上、ＡＧＣ帯域幅を最大設定に増大させることによって、カメラによって生成されたあらゆるフレームに対して変化する。
【００４９】
発明のこの見地の好ましい実施態様において、カメラ１２は、新規な信号コンディショニング回路２４ａ、２４（第１Ａ図）を使用し、ラインセンサ２０によって生成されたピクセルデータを改良する。示された如く、センサ出力２０は、上記の如くカメラ操作者又はシステム操作者コマンドに基づいて多数の可能な利得レベルＬｉのひとつを一般に選択する利得コントローラ２４により、及び／又は現点灯条件、場面光レベルなどに基づいたプログラム化マイクロプロセッサ制御により、又はプログラム制御と操作者選択の組合せにより、増幅される。利得制御２４は、初期前置増幅器２４ｉを使用して、各ピクセルのセンサ出力レベルをオフセット電圧と比較する。先行技術において、これは、一般に、センサ特性に基づいて工場において設定された一定のしきい電圧であった。しかし、本発明のこの見地により、プリセットしきい値よりも、前置増幅器２４ｉは、ＣＣＤセンサアレイの雑音又は暗電流出力の可変関数であるオフセット電圧入力を（一般に２４ａで指定された）回路から受信する。
【００５０】
オフセット電圧は、前置増幅器によってセンサのビデオ出力から控除される。ビデオ信号は、その後、前述の如く、幾つかの選択可能な利得回路の一つによって増幅され、そしてアナログ対ディジタルコンバータ２６は、増幅ビデオ信号を８ビット値へ変換する。
【００５１】
第１Ａ図に示された如く、ＣＣＤセンサ２０は、検出ピクセルのラインを有し、そしてまた、一つの又は幾つかの「暗ピクセル」を有する。これらは、活性受光ピクセルと同様に作製された構造を集積し、増幅又はゲート制御する責任を有するアレイの領域であるが、それらは、光が達しない如くマスクされる。それらの出力は、このようにして、例えば、透過又は非可視の放射線、熱、ショット雑音などによる背景雑音レベルを表現し、こうして、各活性検出ピクセルの出力信号において現われる雑音成分を表現するために採用される。
【００５２】
ＣＣＤタイミングモジュ−ル２４ｊは、初期前置増幅器２４ｉにセンサ責任データを送信するためのクロック信号を供給し、そしてまた、センサ２０の暗ピクセルからの出力がデータストリ−ムにおいて現れる時間中、判定回路２４ｋにライン２４ｌにおいて暗ピクセルフラグを設ける。判定回路２４ｋは、８ビットディジタルピクセル値のストリ−ムを受信し、所望の暗レベルと比較されるフラグの付いた暗ピクセルデータを保持する。判定モジュ−ル２４ｋは、それから、ＵＰ又はＤＯＷＮ信号を電圧積算器２４ｍに送信し、そのアナログ出力は、前置増幅器２４ｉにオフセット電圧を提供する。電圧積算器は、ＵＰとＤＯＷＮ信号によって小増分において上下に調整される電圧値を記憶する。オフセット電圧が暗ピクセル値を所望のレベルに到達させる時、電圧積算器は、ＵＰ又はＤＯＷＮ信号が判定モジュ−ル２４ｋから受信されないならば、オフセット電圧を一定に保持する。暗電流オフセットモジュ−ル２４ａは、こうして、利得制御２４に対して、Ａ／Ｄコンバータ２６の出力ピクセルデータストリ−ムの雑音成分からの閉ループフィードバックとして役立ち、そして利得制御２４の高利得ビデオ信号増幅の前に、雑音寄付をゼロにするために作動する。これは、ずっと大きい温度範囲で画像品質を高め、前置増幅器しきい値レベルが、ドリフト又は成分エージングにかかわらず有効であることを保証する。顕著なことに、判定モジュ−ル２４ｋは、デジタル化された増幅暗電流ピクセル値に作用し、このようにして、現作動条件に対して高精度な補正を提供する。
【００５３】
回路は、ビデオ捕獲中さえ、すべてのフレームに作用する。選択された利得が変更されるならば、必要なオフセット電圧もまた変化する。回路は、これに反応し、次の数フレームにわたってオフセット電圧を補正する。
【００５４】
第１Ａ図において示された如く、ライン２６ａにおいて利得レベルＬｌ．．又はＬｎを有する増幅ビデオ信号のほかに、Ａ／Ｄコンバータ２６はまた、Ｄ／Ａコンバータ２４ｎからライン２６ｂにおいて微制御調整信号を受信する。
【００５５】
これは、増幅ビデオをディジタル化するために使用されたＡ／Ｄコンバータ２６の範囲を設定する８ビット制御語から変換されたアナログ電圧である。Ｄ／Ａコンバータ２４ｎに提供された８ビット制御語の値が、ライン２６ｂにおいて電圧を低下させて減少される時、Ａ／Ｄコンバータはより小さい範囲を用いる。このようにして、ライン２６ｂにおけるより小さな入力は、範囲のより大きく部分を表現し、そして画像値は、より大きくなる。このようにして、ライン２６ｂにおいてＤ／Ａ電圧を低下させると、見かけ利得を増大させる。
【００５６】
プロトタイプの実施態様において、粗い利得範囲は、３の因子により、．５、１．５、４．５と１３．５の相対利得と関係付けられ、そして利得レベルの間の切り替えは、大きさの変化を避けるために、ライン２６ａにおいて制御語における対応する変化と調和される。一方の利得Ｌｉから別の利得Ｌｉ＋１に切り替える時に、ライン２６ｂにおけるＤ／Ａ信号の３の因子による対応する変化は、ほぼ同一の像を生ずる。例えば、１．５の粗利得と８５（即ち、２５５／３）の微利得は、４．５の利粗野と２５５の微利得に対応する。このようにして、微利得の変化は、利得セレクターの動作と調和され、粗利得レベルＬ１、Ｌ２の間の遷移をなめらかにする。即ち、モジュ−ルが、光レベル又は操作者コマンドが利得レベルにおいて飛越しを必要とすることを決定する時、微細制御語は、利得レベルの切り替えにより遷移がなめらかに現れる如く、減少（利得の上昇）又は増加（利得の降下）される。
【００５７】
前述の如く、分解能は、検出器アレイ２０において検出器要素を選択的に活性化するカメラ濃度を変化させることにより、第５図の空間次元９２において修正される。こうして、２又は４因子のカメラ濃度を減少させることによって、合成空間分解能は、同様に、それぞれ半分又は四分の一に減少される。より多くの検出器が、カメラ濃度を減少させることにより非活性にされる時、第５図の軸９２に沿って記録された詳細の量は、減少する。これは、システム１０によって記憶された情報量をかなり縮小するために、高細部が特別の場面のために必要でないならば望ましい特徴である。
【００５８】
さらに詳細には、カメラ濃度は、信号をカメラプロセッサー２２に伝送する第１図のコンピュータ１６においてユーザーによってプログラマブル式に調整可能である。プロセッサー２２は、その後、アレイ２０内の特別の検出器要素を活性化する指令されたカメラ濃度に対応する画像タイマ１４に送信するための適切なデータを選択する。
【００５９】
表示分解能に関して、ユーザーは、ズーム操作によって表示画像品質を敏速に調整する。システムによって記憶された各フレームは唯一の時間基準を含むために、ズーミングのプロセスは、場面内の臨界時間関係を妥協することなし、場面においてフレームをスキップ又は複写することによって容易に達せられる。第１図と第４図のマウス４５は、ユーザーが場面において特別の対象を指し、マウスをクリックすることによりズームイン又はアウトし、これにより、画像の詳細を見ることを可能にする。それは、前述の時間切り取り制御に関連して使用された時、特に役立ち、これにより、ユーザーは、記憶ファイル長を短縮するために、長いレース内の「むだ」時間の幾つかのシーケンスをズームアウト又は切り取ることができる。ズーム動作は、表示場面の両方向に沿って利用可能である。即ち、空間及び時間次元内のズームは、同時又は独立に行われる。
【００６０】
多重ズームは、対象の選択点に従い、ディスプレイにおいて中心に据えられる。
【００６１】
しかし、ズーム動作中利用可能な情報は、ディジタルカメラのフレーム率と密度設定により捕えられた情報の量に制約される。それは、新情報を生成しない。表示分解能が利用可能な捕捉された分解能を超えるならば、表示画像は、適切な補間スキームによってなめらかにされる。
【００６２】
システム１０によって捕えられた情報の量は、それ自体、重要な数量である。
【００６３】
第１図のＬＳ−ＣＣＤ検出器要素アレイ２０は、好ましくは、市販されている１０２４要素長である。一旦、検出器アレイが標本され、デジタル化されたならば、活性化された各検出器要素は、特別のフレームと関連した８ビット又は「バイト」情報を有する。この構成において、各フレームは、最高カメラ濃度において１０２４バイトの情報を有する。好ましい実施態様において、情報ブロックは、１６ｋバイトのメモリを含み、このため、ＬＳ−ＣＣＤアレイにおけるあらゆる検出器が活性化されたならば、１６のフレームが、一つの情報ブロックを形成する。
【００６４】
しかし、ユーザーが、アレイ２０に沿って一つおきのピクセルを活性化することによってカメラ濃度を減少させるならば、一フレーム内のデータ量は、半減され、即ち、５１２バイトに縮小され、そして情報ブロック内のフレーム数は、３２に増大する。これは、大部分のコンピュータが処理速度と記憶によって制限されるために、重要な特徴である。長い事象が永久的に記録されるならば、ある点において、記憶量は超過される。発明の好ましい実施態様において以下に記載された如く、仮想メモリサブシステム又はハードディスクドライブは、システムに対して利用可能な記憶の量を大きく増やす。それにもかかわらず、カメラ濃度とフレーム率を低下させ、また、下記の如く、賢明な切り取りとデータ圧縮により、各フレームを表現するディジタル情報の量と、データがカメラと画像タイマの間に転送される率は、大いに縮小される。
【００６５】
システム１０によって処理されるデータ率は、典型的に、１０メガビット毎秒を超過しない（例えば、１０００フレーム／秒と要素当たり８ビットを有する１０２４の活性検出器要素に対応する）。このようにして、システム１０は、一般に、雑音問題、時間遅延と処理制約を受けず、その結果、第１図と第４図のカメラ１２とタイマ１４の間の距離は、少なくとも１０００フィート長になる。
【００６６】
それにもかかわらず、記憶及び記録された情報の量は、所与の事象又一連の事象に対して大きい。例えば、１０メガビット毎秒において、一つの事象のあらゆる秒は、おおよそ１メガバイトの記憶を必要とする。システム１０の好ましい実施態様において、仮想メモリサブシステムが、データの記憶を収容するために含まれる。第６図は、仮想メモリサブシステム又はハードディスクドライブ１０２を含む、ここでの教示により構成されたシステム１００をを示す。
【００６７】
システム１００は、主制御コンピュータ１６の内部メモリ３６内に記憶されたブロックが所定のメモリしきい値を超過する時に、仮想メモリサブシステム１０２へ情報ブロックを記憶する。ユーザーは、しきい値を選択し、若しくは、例えば、少なくとも１２５情報ブロックを保持することができる２メガバイトの内部メモリのデフォルト設定による。機能的に、主制御コンピュータは、ブロックが仮想メモリサブシステムに転送される時ゼロ値を有する関連したソフトウェアポインターによって内部メモリにおける各ブロックにアクセスする。
【００６８】
従って、仮想メモリサブシステムは、本質的にユーザーに透明に、システム１００の完全な構成部分として作動する。情報ブロックが主制御コンピュータ１６による処理のために必要とされた時、ブロックは、内部メモリ３６に転送され、そして不必要なブロックは、仮想メモリサブシステム１０２に転送される。このようにして、システム１００は、内部メモリ３６においてＲＡＭの量を大きく超える情報の場面を保持する。実際的に、主内部メモリ３６は、ハードディスク仮想メモリ１０２のためのキャッシュとして作動する。
関連記憶メモリからフレームをアクセスするための意味論は、直接的である。
【００６９】
確定数のフレームは情報ブロックの各々を具備するために、フレーム番号をブロック当りのフレーム数によって割算した値は、正しいブロックアドレスを与え、そして残部は、選択ブロック内の正しいフレームアドレスを与える。切り取りが含まれるならば、メモリは、単に、フレームアドレスの対応する再分配により、フレームの新ブロックへ再編成される。
【００７０】
サブシステム１０２内の非常に大きいメモリ容量でさえ、それはまた、一列における幾つかの運動事象が処理記憶され、又は長い事象が計時された時、超過される。発明は、このようにして、情報ブロックにおいて必要とされた情報の量を縮小するための圧縮システムを提供する。圧縮システムは、好ましくは、圧縮データの保管所として都合よく作用する仮想メモリサブシステム１０２を利用して、発明により構成されたシステムによる使用のために利用可能である。データ圧縮は、自動であるか、若しくは、例えば、特別の運動事象の記録の後、ユーザーによって選択される。
【００７１】
圧縮システムは、場面内の各フレームがその中に同一の背景情報を有するという事実による。即ち、カメラのＦＯＶ内に運動活動がないならば、システムは絶えず単一の定置した線対象を捕えるために、各フレームは、実際に、その中に同一の情報を有する。それは、対象の場面を生成するＦＯＶ平面に交差するボデーの運動である。このようにして、所与の場面又は運動事象に対して記憶された多数のフレームは、冗長な情報を有する。
【００７２】
さらに詳細には、第１図のカメラ１２は、８ビットグレースケール数、即ち、あらゆるフレームにおけるあらゆる活性検出器要素に対して、最大２５６のグレー陰影を有する動的範囲の数、を生成する。これは、所与のフレームに対して、検出器において捕えられた線対象の画像内の光エネルギーの量に対応する。一連のフレームが冗長な情報を含む時に、連続するフレームの間の８ビット数はおおよそ等しい。
【００７３】
好ましい実施態様において、圧縮システムによって取られた第１のステップは、ディジタル画像フレームの選択シーケンスにおけるあらゆる８ビット数を、範囲０−３１中の５ビット数へ変換することである。このようにして、値２４８−２５５の間の８ビット数は、３１に変換される。そして２４０−２４７の間の８ビット数は、３０に変換される、等である。この圧縮プロセスは、ピクチャー内で利用可能なグレースケールの数を犠牲にする（即ち、物体における特別の点が、２５６個の数の代わりに、３２個の数によって表現される）が、大量のメモリを節約する。共通ＶＯＡモニタはわずかに１６個のグレー陰影しか利用できないために、これは顕著な損失ではないことに注目することは価値がある。
【００７４】
第７図は、「Ａ」又は「Ｂ」の可能なディジタル値を有する７つの５ビット数を含む一連のフレーム１１２と、フレームの最後の４つのバイトにおける関連時間基準１１４を例証する（実際には、このシーケンスにおいて３２個の異なる値があるが、「Ａ」と「Ｂ」が、論証の容易さのために使用される）。このようにして、第７図は、８ビット数から５ビット数への圧縮システムによる初期変換の後の一連のフレームを示す。（第７Ａ図と第７Ｂ図を含む）第７図において、各正方形は、バイトを表現する。見られる如く、冗長な５ビット数は、非常に明白であり、不必要にメモリ空間を浪費する。
【００７５】
第７Ａ図は、圧縮システムの次のステップを示し、この場合、５ビット数の各行は、行内の等値の数を集積し、それから、「カウント」と「値」としてこれらの集積値を表現することによって再フォーマットされる。カウントは、一連の等価５ビット数の数に対応し、そして「値」は、実際の５ビットディジタル数に対応する。このようにして、例えば、１６個の５ビット数「Ａ」の第１の行は、カウント「１６」と値「Ａ」によって表現される。第２行は、カウント「２」値「Ａ」、カウント「７」値「Ｂ」、及びカウント「７」値「Ａ」を有する。このプロセスは、第７Ａ図が図示する如く、５ビット数のあらゆる行内の情報が「カウント」と「値」の数列を含むまで、継続する。「カウント」が「７」以下であるならば、それは３ビット数によって表現可能であることに注目することは価値がある（数「８」は、カウントが別個のバイトによって表現されるという指示のために確保される）。こうして、第７Ａ図の第二行において、「カウントと値」の各々は、一つの８ビット数の空間を占める。しかし、カウントが７を超えるならば、「カウントと値」数は、各々、別個のバイトによって表現される。
【００７６】
圧縮システムの最後のステップは、第７Ｂ図において示される。第７Ａ図の大きく刈り込まれた行は、互いに付加され、ディジタル画像フレームの元のシーケンスの最後の圧縮表現を形成し、メモリのかなり小さい量を占める。しかし、時間基準情報１１４は、不変に保たれる。この圧縮スキームにおいて、ｍがｎよりも小さいとするならば、ファイルは、元のメモリサイズを超過することができないことに注意せよ。
【００７７】
第８図は、発明により構成された圧縮システム１２０を示す。特に、第８図は、第７図、第７Ａ図と第７Ｂ図において記載された動作のステップを実行する３プロセスアクチュエータ１２１、１２２と１２３を示す。一連のディジタル画像フレームは、第１データポート１２４においてシステム１２０に入力される。プロセスアクチュエータ１２１は、代表ｍビット数としてシーケンス内の各ｎビット数を変換し、例えば、第７図において示されたアレイを形成する。プロセスアクチュエータ１２２は、例えば、第７Ａ図において示された如く、ｍビット数の行のアレイを、代表「カウントと値」へ再フォーマットする。プロセスアクチュエータ１２３は、再び、第７Ｂ図において示された如く、時間基準情報を添付して、データを順次リストに再フォーマットする。このようにして圧縮されたデータは、第二データポート１２６から圧縮システムを出て、記憶メモリ、例えば、仮想メモリサブシステムに伝送される。
【００７８】
フレームが主制御コンピュータによる処理のために必要とされる時、圧縮情報は、システムのユーザーによって表示と操作のために処理される前に、情報のブロックへ同様に展開される。しかし、展開により、元の２５６ではなく、わずかに３２のグレースケール数しか利用可能にならない。
【００７９】
注記された如く、コンピュータ、ディスク、又は通信システムがデータを取り扱うことができる率には限界がある。典型的に、例えば、発明は、このデータ率を超える視覚場面情報を生成することができる。これは、場面情報がカラー情報を含むならば、特に正しい。このため、例えば、第１図の主制御コンピュータ１６等のコンピュータによって記憶される前に、場面情報を圧縮することが必要である。
【００８０】
従って、発明は、第８Ａ図の別の圧縮システム１２０ａを提供し、例えば第１図のカメラ１２等のカメラによって生成された可変データ率と、コンピュータによって取り扱われる受容可能なデータ率よりも高い画像品質を達成する。システム１２０ａは、３プロセスアクチュエータ１２１ａ、１２２ａと１２３ａを有し、第８Ｂ−８Ｇ図に関して以下に記載された圧縮及び量子化操作のステップを実行する。
【００８１】
第８Ｂ図は、白黒カメラからの代表データピクセル１４０を示し、この場合、各図示ピクセルは、関連した８ビット数値、０−２５５を有し、そのピクチャーの取得中、そのピクセルによって受光された光量（光度）を表現する。第８Ｃ図は、これに反して、カラーカメラからの代表データピクセル１４２を示し、この場合、各ピクセルは、それぞれ、赤、緑や青光強度に割り当てられた３つの数値１４２ａ、１４２ｂと１４２ｃによって表現される。
【００８２】
第８Ｂ図と第８Ｃ図において、ピクセルは、第２図と第３図に関連して記載された如く、時間軸１４４に沿って水平に、空間分離軸１４６に沿って垂直に変位される。データピクセルの各垂直アレイは、場面の一フレーム１４８において取得されたデータを表現する。
【００８３】
第８Ｂ図又は第８Ｃ図において情報を圧縮するために、システム１２０ａは、データにおいて一連の圧縮ステップを実行する。まず、システム１２０ａのアクチュエータ１２１ａは、第８Ｄ図において示された如く、前フレームにおける同一空間位置において生成されたデータピクセルから、一フレームにおけるピクセルを減じる。従って、値が変化するピクセルのみが、非ゼロ値を有する。アクチュエータ１２０ａの差分演算は、ピクセル値の相対分布を変化させる。多数のデータピクセルはゼロ又はほぼゼロになり、それらのデータピクセルは、下記の如く、効率的な方法においてコード化される。
【００８４】
第８Ｄ図に示された圧縮動作は、第８Ｅ図に示された如く、各カラー形式を単一の白黒画像として取り扱うことによって、カラー像において同様に行われる。
【００８５】
この圧縮において、システム１２０ａのアクチュエータ１２１ａは、各フレームの赤値を、隣接フレーム内の同一の空間位置における赤値から減じる。同様に、アクチュエータ１２１ａは、緑値を隣接フレームにおける緑値から、青値を隣接フレームにおける青値からそれぞれ減じる。この時、各合成カラーピクセルのコード値は、３つの差分から成る。
上記の減算演算は、「予測器」機能と考えられる。即ち、時間における次のピクセルは、前フレームと同一であると予測される。このため、アクチュエータ１２１ａは、情報を表現するために必要なデータ量を縮小するための「予測器」を生成する。所与の予測が不正である時のみ、例えば、Ｂ−Ａピクセルエントリの少なくとも一つが、非ゼロである時のみ、多くの情報を記憶又は伝送することが必要である。
【００８６】
この差分予測器は、隣接フレームにおけるピクセル値をより良く予測するために、さらに高められる。例えば、第８Ｆ図は、発明による二重差分予測器技術を図示する。アクチュエータ１２２ａは、二重差分を計算することによってこの予測器を生成し、これにより、予測ピクセル対の差分が、現ピクセルをさらに正確に予測するために使用される。
【００８７】
さらに詳細には、第８Ｆ図は、４つの隣接フレームにおける逐次ピクセルである４つの代表ピクセルＡ−Ｄを示す。この例において、ピクセルＤは、アクチュエータ１２２ａによって圧縮されるピクセルである。Ｄの予測器値、即ち、Ｄｐｒｅｄｉｃｔｏｒは次の如く計算される。
【００８８】
Ｄｐｒｅｄｉｃｔｏｒ＝Ｃ＋（Ｂ−Ａ）
この値は、Ａ、ＢとＣのすでに取得された値から、カメラにおける圧縮器と、記憶から又は通信回線に沿って受信された時減圧器によって生成される。
【００８９】
その後、予測器誤りは、  Ｅｐｒｅｄｉｃｔｏｒ＝Ｄ−Ｄｐｒｅｄｉｃｏｒとしてアクチュエータ１２２ａによってコード化される。
【００９０】
単純な差分圧縮により、非ゼロであるならば、この予測誤りコードを送信することが必要である。
【００９１】
第８Ｆ図の二重差分予測器は、第８Ｂ図と第８Ｃ図において記載されたものと同様に、ピクセルの各カラー部分を別々に取り扱うことによって、カラー像のために容易に拡張される。即ち、アクチュエータ１２２ａは、ピクセルの３つのカラー成分の各々に対して上記の３つの同様の演算を行う。
【００９２】
システム１２０ａのアクチュエータ１２３ａは、その後、８ビット変換プロセスを用いて、画像フレームをディジタル化し、０〜２５５の範囲において画像ピクセル値を生成する。これらのピクセル値は、好ましくは、情報を観察者に表示する前に、数ビット例えば５ビットを有する数に８ビット数を変換することによって、アクチュエータ１２３ａによって量子化される。データを量子化する一つの方法は、第８Ｇ図において示された如く、ピクセル値を切り詰め、低次ビットを無視するものである。
【００９３】
発明はまた、雑音値を表現し、量子化導出ステップとして役立つ量Ｔよりも大きな量だけ、予測器とは異なるピクセル値のみを検出することにより、より精巧な量子化プロセスを提供する。量子化ステップを横切って振動するピクセルは、雑音を表現する。このため、発明の一実施態様により、アクチュエータ１２３ａは、同一の５ビット打切り値、即ち、ゼロ差分ピクセルとして、雑音によって影響されたピクセルを生成する。高度量子化プロセスの例は、第８Ｈ図において示される。上側量子化ステップＴ１と下側量子化ステップＴ２が、示されるが、単一ステップＴもまた使用されることに注意せよ。
【００９４】
一旦、画像データピクセルが雑音帯量子化器と上記の予測器差分プロセスによって処理されると、ピクセルの合成セットは、ピクセル差分を表現する。量子化器しきい値Ｔを適用した後に、非常に多数の差分値は、ゼロ又はほぼゼロになるために、データは、その元のサイズから圧縮される。差分ピクセルは、さらに、標準コーディング機構、又は第６図と第７図に関連して記載された圧縮システムにより、コード化される、即ち、圧縮される。
【００９５】
カラーシステムにおいて、単一記号として３つのカラー差分をコード化することが可能である。そのようなコード化は、カラーの相関作用を利用する。
【００９６】
第８Ａ図の圧縮システム１２０ａは、付加又は補足的な圧縮ステップを実行するために、適切に、第８図のプロセスアクチュエータ１２１、１２２と１２３の構造を増加又は補足される。このようにして、第８図の圧縮システム１２０における如く、第１データポート１２４ａにおいてシステム１２０ａに入る一連のディジタル画像フレームは、ｎビット数からｍビット数にプロセスアクチュエータ１２１ａによって変換され、例えば、第７図において示されたアレイを形成する。プロセスアクチュエータ１２２ａは、その後、例えば第７Ａ図において示された如く、ｍビット数の行のアレイを代表「カウントと値」へ再フォーマットする。プロセスアクチュエータ１２３ａは、再び、第７Ｂ図において示された如く、時間基準情報を添付して、データを順位リストに再フォーマットする。このようにして圧縮されたデータは、第二データポート１２６ａから圧縮システムを出て、記憶メモリ、例えば、仮想メモリサブシステムに伝送される。
【００９７】
前述の圧縮システム１２０ａの一つの重要な特徴又は利点は、その実時間同調可能な圧縮能力である。単一結線圧縮回路は、システムに画像品質における中間点を選び取らせ、これにより、帯域幅が画像ストリ−ムに対して適していたとしても、画像品質を低下させる。あるいは、画像品質が重要性ではない場合に、速度をさらに制限する。同調可能な圧縮は、発明の好ましい見地により、必要に応じて、実時間においてこのトレ−ドオフを行う。
【００９８】
これは、次の如く達成される。バッファは、入力ライン画像データストリ−ム１２４ａを受信するために、カメラ又は圧縮モジュ−ル１２０ａにおいて設けられ、そしてバッファモニタは、バッファの充填度、例えば、１０パーセント、５０パーセント、８０パーセント等を指示する。それから、モジュ−ル１２０ａにおいて履行された圧縮の形式が、バッファにおける非圧縮画像データの積滞に基づいて、選択される。一方に極端において、圧縮はなく、若しくは、損失がない又はほとんど損失のない最初に述べた方法による圧縮がある。
【００９９】
他方の極端において、量子化器において大きな「雑音余裕」を許容し、画像品質を犠牲にして、データストリ−ムの帯域幅を非常に縮小する圧縮方法がある。この雑音余裕は、圧縮モジュ−ルにおいて即座に設定されるために、画像品質は、所与のデータ率に対して最大化される如く、調整される。例えば、５００キロバイトを移動させることができるプロトタイプシステムの元のワイヤインターフェースを用いて、生１６ビット／ピクセル画像データは、１０００ピクセルラインに対して２５０ライン／秒の率において送られる。これよりも速くラインを送信するために、実時間において画像データを圧縮しなければならない。どれだけの圧縮を使用するかは、必要なライン率と、データの固有「圧縮」による（例えば、あまり変化しない場面は、フレーム単位の差異が非常に小さいためにずっと圧縮される）。バッファのサイズは、システムが、データの圧縮において一時的に立ち遅れ、バッファが遅れ続けるならば、より激烈な圧縮に切り替わる如く選択される。
【０１００】
システムは、場面における変化によって生じたデータ率の小さいスパイクに過度に反応するよりも、予測連続データ率に基づいて同調可能なパラメータを設定する。これを達成する一つのやり方は、データがバッファの１０％を充填するまで圧縮を使用しないという判定規則をシステムが履行するものである。その点において、少量の圧縮が、付加される。バッファがある臨界状態に達する時（例えば、７５％充填）、システムは、一つおきにフレーム又はピクセルを落とす如く、激烈な方策に訴える。
【０１０１】
レースの決勝線における如く、事象記録システムとして使用された時、本発明の線走査カメラシステムは、１０００分の１秒の動作を記録し、分解するように動作される。しかし、そのような設定において、画像の全区分を失わないことは、最大に重要である。目標は、画像をできる限り高い品質に保ちながら、ワイヤの５００ＫＢ／ｓ帯域幅を常に完全に利用することである。５００ＫＢ／ｓは、カメラに対するワイヤインターフェースの帯域幅を表現するだけでなく、最新ディスクドライブの最良の性能に非常に近い。このようにして、画像をディスクに直接に捕えるためにさえも、このデータ率は、維持されるべきである。カメラにおいて圧縮モジュール１２０ａを配置することにより、システムコンピュータ１６の処理パワーは全く、圧縮プロセスに転換されない。
【０１０２】
前述の「同調可能な」圧縮の適応方法は、出願者のライン画像に対して高度に有効であり、画像の縁の品質のために領域の品質を犠牲にすることにおいて、多数の他のビデオ応用において使用された圧縮とは異なる。コントラストにより、大部分のビデオ又は画像圧縮アルゴリズム（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＣＴ）又はＪＰＥＧを含む）は、領域のために、縁を平滑にする傾向がある。出願者の事象カメラ応用において、どの対象がどれよりも前方にあるかを一般に判定するのは、縁である。このようにして、圧縮は、高いデータ率においてフレーム単位の縁弁別を保存又は向上させる。５の理論的な圧縮上限を有するこのアルゴリズムの簡単なプロトタイプ実現での経験により、よく点灯された場面において、画像品質において殆んど人目を引く効果なしに、３．５〜４．５の範囲において実時間データ圧縮比が一般に得られることが確立された。
【０１０３】
本発明の好ましい実施態様のさらに別の見地により、上記の如くカラー線走査事象カメラ又は、より好ましくは、監視地点における操作者制御コンピュータ１６は、各１５ビットＲＧＢピクセル値がパレットにおいてわずかに２５６色のひとつによって表現される如く、フレームのシーケンスにおいてピクセルの色値に適合する小さいカラーパレットを生成する。発明のこの見地により、プリセットパレット、若しくは、あらゆるフレームにおけるすべてのピクセルデータ色が、検討され、色範囲を最も正確に表現するパレットが選択される２パス手順を用いるよりも、パレット合成が適応され、そのエントリは、フレームデータが処理されている時、選択される。
【０１０４】
発明のこの見地は、本発明の特異な時間検出環境におけるカラーディスプレイの困難を扱う。一般に、カメラからの圧縮ビデオデータは、刻時情報とともに記憶され、その結果、それは、ネットワーク通信、記憶装置アクセス、一般に、減圧処理により、固有の待ち時間を法としてアクセス可能である。これらの遅延を二走査パレチゼーションプロセスと順次にすること、あるいは検索遅延された抄録を小さな固定パレットで表示することさえも、制限されている。本発明により、カメラから直接に又は記憶装置から検索されたビデオデータは、「進行中」にカラー割り当てテーブルを生成することによって、２５６色ディスプレイに対してパレット化される。パレチゼーションプロセスは、観察可能な遅延を導入せず、そして各フレームシーケンスは、ほとんど完全な色忠実度で始まる。
【０１０５】
それから、後のフレームは、初期フレームから適応可能に導出された小さいカラーパレットに適合するようにされる。
【０１０６】
第１１図は、発明のこの見地を示す。カラーカメラによって生成された各ライン又は「フレーム」Ｆ１．．Ｆｍは、ｎピクセルを赤、緑及び青成分の各々に対して５ビット語によって指定し、１５個のソースビットは、２１５＝３２Ｋの可能な色を作成する。このデータは、３２Ｋ色の同時表示が可能なビデオカードのいわゆる高「カラーモード」において動作するビデオディスプレイにおいて直接に使用される。しかし、画像の対話型検査のために有益であるために、例えば、操作者が画像を呼び出し、ディスプレイにおいて資材を観察しながら、フレームと時間マークを点検するために、生データが、少数のビット／ピクセルを含む目的画像に写像されることが、一般に好ましい。多数のラップトップと他のＰＣは、例えば、２５６色モードにおいて動作する。
【０１０７】
原画像色は、目的画像色の小さいパレットで形成された画像に類似して見えることが望ましい。しかし、そのような写像に対する通常のプロセスは、色範囲を識別し、十分に密接した代表色の縮小セットを選び取るために、全原画像を通った時間を消費するランか、又は所定の固定パレットにすべての色を写像することを含む。後者の場合に、目的画像のカラーフォーマットへの変換は迅速であるが、色は、実際の光景とは極めて異なるように見え、外観の誤解又は動揺につながる。
【０１０８】
この問題は、パレタイザー２１０によって本発明の色パレチゼーションの見地により解決され、例えば、端子１６（第１図）においてソフトウェアで実現され、原画像データのフレームＦｉを受信し、ＲＧＢ値ピクセルＰｉを、目的画像フレームＦ’ｉにおいて色値Ｃｉの小セットを有するピクセル値Ｐ’ｉに変換する。値Ｃｉは、適応的に判定され、変換がが進行する時、色テーブル２２０へ組み入れられる。
【０１０９】
第１１Ａ図は、このピクセル色処理を図示する。パレタイザー２１０は、操作者が、一般にすべての画像に索引付けるタイミングマーカによって典型的に指定された一連のフレームを呼び出す時に活性化される。色索引テーブル２２０は、初期的に空である。パレタイザー２１０は、第１フレームＦ１のピクセル値Ｐ１、Ｐ２．．Ｐｎを点検し、初期的に、Ｐ１の値を第１色Ｃ１として選び、テーブル２２０に追加し、目的フレームの対応するピクセルＰ’ｉに割り当てる。次に、フレームの第二ピクセルＰ２の値が、同一色によって表現するためにＣ１に十分に近いかどうかの判定が行われる。密接性は、例えば、ＲＧＢ値の差分の合計や差分の平方の合計の如く、１５ビットＲＧＢ座標において作用する距離関数によって規定される。
【０１１０】
人の色知覚において「密接性」の認識判断を反映することが経験的に見いだされた他の「距離」関数も使用され、例えば、低強度の純粋な青が、低強度の赤に決して写像されないことを保証する。
【０１１１】
第１１Ａ図の説明を継続すると、Ｐ２がＰ１に近いならば、色値Ｐ’２はまた、Ｃ１に設定される。そうでなければ、新色Ｃ２が、テーブル２２０に入力され、目的画像フレームにおけるＰ’２の値は、Ｃ２に等しく設定される。その後、各ピクセル値Ｐｉは、ある値ｋ０＜ｉに対してすでに割り当てられた色Ｃｉ−ｋ０のひとつに近くかを判定するために点検され、そうならば、Ｐｉが、テーブル色Ｃｉ−ｋ０に写像される。そうでなければ、Ｐｉがいずれの色にも近くないならば、テーブル２２０がまだ満たされていない場合に、ピクセルＰｉの値が、テーブルにおいて次の色エントリＣとして使用され、目的フレームにおいてピクセルＰ’ｉに割り当てられる。そうでなければ、テーブル２２０が充填しているが、ＰｉはいずれのＣｉに近く（例えば、δ内に）ないならば、異なる写像が、使用される。ピクセルＰｉは、テーブルの他の色よりも密接な値Ｃｊを簡単に割り当てられる。この処理段階において、パレタイザーは、一連のピクセルに作用し、次のフレームに移動する。
【０１１２】
このようにして、最大２５６色のセットが、色写像パレットにおいて使用され、この場合、パレットは、初期的に、原始色に非常に密接に一致する。多数のフレームが処理され、テーブル２２０が充填された後、続いて現われる色は、現パレットへ押し込められ、画像色はより忠実性を失う。しかし、固定視野線走査カメラの文脈において、レース決勝線の軌道と風景背景のような画像の或る部分は、すべてのフレームを通して不変であり、適応色パレットにおいて初期エントリとしてコード化された正確な色で現れる。さらに、色写像が、数秒の持続時間の線走査画像データを呼び出し、検査するために使用される時、２５６色は、すべてのフレームを完全に正確に表現するために十分である。
【０１１３】
パレチゼーションステップは、テーブルからの色値語の小セットに対して入りディジタル語ピクセル値における単純な「密接性」の尺度を含み、極めて高速であり、パレチゼーションは、フレームが観察される時、実時間で進行する。
【０１１４】
第９図を参照して、発明により構成されたシステム１０１はまた、付加コンピュータ１０４と、画像タイマ１１０内の付加バッファ１０６と１０８を示す。これらの付加は、仮想メモリサブシステム１０２又は上記の他の構成部分の動作のために全く必要ではないが、発明の一層の特徴において役に立つ。
【０１１５】
特に、コンピュータ１０４は、さらに他のユーザーが、ハードディスク１０２上に記憶された前記録セグメント部分にアクセスし、分析することを可能にする。第１図の主制御コンピュータ１６と同様に、情報ブロックは、情報を処理表示する前に、内部メモリ１１６へロードされる。主制御コンピュータ１６において利用可能なすべての特徴は、付加コンピュータ１０４においても利用可能であり、これにより、一連の運動事象中、例えばすでに記録されたレース中処理されたデータの他の管理のための便利なフォーラムを提供する。もちろん、主制御コンピュータ１６はまた、現運動事象の活動中さえ、先行の運動事象の前記録セグメントを再検討するように動作し、あるいは、実時間モードで動作し、カメラ１２によって捕えられた現運動事象を表示する。
【０１１６】
他のユーザーがハードディスクに記憶されたデータに同時にアクセスする意志があるならば、コンピュータ１０４のように、複数のコンピュータが、同様に、仮想メモリサブシステムに取り付けられる。記載されたシステム内での使用のために適切なコンピュータは、共通なＩＢＭパーソナルコンピュータ、若しくは８０８６プロセッサー、ＶＧＡビデオアダプタや６４０ＫのＲＡＭを備えたコンパチブルである。
【０１１７】
第９図の画像タイマ１１０内のバッファ１０６と１０８は、発明の別の重要な特徴、即ち、第１図のシステム１０への複数のディジタルカメラの追加を図示する。いくつかの情況において、二つ以上の有利な点から空間における平面に交差するボデーの運動を見ることが、望ましい。例えば、レースにおいて、一人のレース参加者が、別のレース参加者に関して単一のカメラの視界を妨害することは、接戦においてあり得る。この潜在的な問題を訂正するために、第１のもののように、一つ以上の付加ディジタルカメラが、対象の線対象のディジタル画像フレームの付加シーケンスを生成する。
【０１１８】
好ましくは、各付加カメラは、空間において実質的に同一平面を見る、例えばレース軌道の両側の２つのカメラが、例示的に使用される。
【０１１９】
あらゆるカメラに対するバッファは、画像タイマ内にあるために、単一クロック１１２が、タイマに入るすべてのフレームに対して時間基準を提供する。タイマプロセッサー１１４は、このようにして、各フレームに較正時間基準を記し、これにより、各カメラを非同期に作動させる。即ち、複数のカメラは、選択フレーム率又は濃度を有し、そして画像タイマは、入力される時、各フレームに正確にマークを付け続ける。
【０１２０】
好ましいシステムにおいて、複数の異なるカメラからフレームを受信し、マークを付けるためにマルチバッファー保時モジュールを設計するよりも、システムは、記憶装置又は中央処理装置に送信する前に、各フレームに正確な時間を記すために十分に精密に維持される同調可能なタイマを有するカメラを使用する。同調可能なタイマは、それら自体は、あまり正確ではなく、局所クロックを形成するために、簡単な発振器回路と割り算器を実現される。しかし、各同調可能なカメラは、精密タイマと周期的に通信し、初期的に同期時間を確立した後、同期性を維持するために、周期的にそのクロック率を再同調する。このようにして、そのようなカメラを使用するシステムにおいて、カメラによって発生された各フレームは、「絶対」時間マークを記される。
【０１２１】
そのようなシステム２００の一実施態様が、第９Ａ図と第９Ｂ図において例示される。システムは、複数の線走査カメラを含み、それらの一つは、一次カメラＣ１であり、残りは、二次又はスレーブカメラＣｊである。一次カメラＣ１は、精密時間源Ｔ１と、線走査センサアセンブリと実質的に上記の如く関連ビデオ成分から成る結像部分Ｖ１とを含む。各スレーブカメラＣｊは、下記の如く、同調可能な時間源Ｔ２を含み、結像部分Ｖ１は、第１のカメラのものと同一である。すべてのカメラは、二次カメラがカメラＣ１の精密時間源と直接に又は中央制御コンピュータを経由して通信する如く、ケーブル布線で結合される。下記の議論において、Ｃ１は、各スレーブカメラが参照する精密時間源を含むとして示されたが、システムはまた、完全にスレーブカメラから成ることが理解される。
【０１２２】
その事象において、カメラＣ１は、単に、別のスレーブカメラであり、そして第１図の画像タイマ１４の如く、分離した精密時間源が、設けられ、すべてのスレーブカメラは周期的にそれらのクロックに同期化される。同期化のプロセスは、原始タイマＴ１を参照するケーブル布線に沿って時間チェックメッセージを送受信する際の遅延（即ち、伝導遅延、切り替え遅延、ネットワークメッセージ取り扱い遅延）を補償するために、分散範囲又は時間記録システムに対して技術において公知の方法で、各カメラＣに対する時間オフセットを指定することを含み従って、この初期オフセット補正は、以下の議論において仮定される。
【０１２３】
各スレーブカメラの局所タイマＴ２は、第９Ｂ図において示され、一つ以上の中間周波数段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とクロック合成又はカウンタ段Ｓ４とともに、局部発振器ＬＯから成る。中間周波数段は、典型的に、簡単なｎ除算回路、例えば特別の論理アレイによって形成されるが、クロック合成段は、ＩＦ信号の選択されたものを用いてタイマを構成する一つ以上の加算器、カウンタなどの回路を具備する。局部発振器ＬＯは、１６ＭＨｚクロックのカメラのマイクロプロセッサ制御器、分離タイミングチップ又は同等物の如く、局所的に利用可能な周波数源である。ＩＦ割り算器段は、局部発振器周波数を単純に分割するために、合成局所タイマは、正確であり、発振器の公差に対応する公差内にある。
【０１２４】
第９Ｂ図に示された如く、中間周波数クロック段、例証としてＳ１、は、ここで「プリスケーラ」段として言及され、密接に関連された除数ｍとｍ＋ｋを有する２つの割り算器回路を含み、ここで、ｋは、１又は２のような小さい数であり、その結果、どの割り算器が使用されたかにより、それは、周波数ｆ／ｍ又はｆ／（ｍ＋ｋ）のクロックパルス列を出力し、ｆは局部発振器周波数である。除数ｍとｍ＋ｋは、一つの周波数ｆ／ｍが、実際よりも高速な時間クロック率になるが、他のｆ／（ｍ＋ｋ）が、実際よりも低速なクロック動作になる如く選択される。
【０１２５】
線走査事象タイミングカメラにおける使用のために、タイマは、おおよそ一ミリ秒以上の分解能で結像された事象を分解することが、好ましい。そのような分解能を有する一つの代表的な実施態様は、１６ＭＨｚ局部発振器、単一分周器又はプリスケーラ段Ｓ１、及び３２ビットカウンタを用いて実現される。正常なクロック動作に対するプリスケーラは、発振器周波数を数ｎで割り算し、おおよそ正確なクロックを達成する。本発明により、上記の数ｍとｋは、それぞれ、ｎ−１と２に選択され、その結果、プリスケーラは、（ｎ−１）割り算及び（ｎ＋１）割り算回路を含む。これらの一方（ｎ−１）回路は、高速ＩＦクロック「Ｆ」を生ずるが、他方の回路（ｎ＋１）は、低速のＩＦクロック「Ｓ」を生産する。
【０１２６】
セレクターは、カメラ処理回路によって制御された率において動作し、タイミング情報を精密時間源と交換し、クロック時間が現在早いか又は遅いかにより、一方又は他方の除数を選択する。これらの特殊サイクルの率とタイミングエラーの方向は、任意の瞬時において局部発振器の見かけ速度を決定し、一旦、同期性が確立されたならば、プリセット限界内に絶対タイミングエラーを維持する。
【０１２７】
例えば、１６ＭＨｚ発振器は、名目的に、１２５によって割り算され、１２８ＫＨｚクロック値を形成する。プリスケーラが、毎ミリ秒に１２４分割サイクルを使用するならば、名目上の１２８ＫＨｚクロック率は１２８．００７９１２５ＫＨｚに増大し、６１ｐｐｍの増大となる。同様に、プリスケーラが、毎ミリ秒に１２６分割サイクルを使用するならば、クロック率は、６１ｐｐｍだけ減少する。このようにして、Ｎ＋１又はＮ−１サイクルプリスケール化がプリスケーラによって行われる時間の量を変化させることにより、クロックは、毎分数ミリ秒だけ進まされ、又は遅らされ、すっと短い間隔において再同調することにより、クロック時間は、必要な精度で維持される。
【０１２８】
３つの除数１２４、１２５と１２６を用いることにより、クロックは、低速、標準又は高速率において走らされる。この場合、標準の除数１２５は、クロックを加速する又は遅らせるのが必要であることを比較器が判定するまで、デフォルトにより使用される。第９Ｃ図は、精密源の位相同期追跡に対して３つの離散タイミング率を有する局所クロックを示す。
【０１２９】
この能力により、タイマーは、基準タイマのクロックに一致するまで、そのクロックを調整することができる。一旦、カメラが、そのクロックを十分によく調整したならば、それは、画像フレームにおいて時間を記すために、それ自体の局所タイマ値を使用することができる。周期的に、カメラは、実時間をチェックし、同期性を保つために局所クロックを加速し又は遅らせるようにプリスケーラタイミングを設定する。
【０１３０】
このようにして、各二次カメラにおける非精密局部発振器は、１パーセントの十分の一だけ明白に加速又は減速するが、誤りの方向を頻繁に変更し、常に、１ミリ秒又は十分の一ミリ秒内で精密タイマを追跡する連続同調局所クロックを提供する。
【０１３１】
第１０図は、軌道の対向側に２つの別個のカメラを有するレースの典型的な表示を示す。少なくとも２つのカメラが、発明により構成されたシステムに統合されるならば、この画像は、付加コンピュータ１０４を含むここで議論されたコンピュータのいずれにも利用可能である。
【０１３２】
好ましい実施態様において、場面を形成するディジタル画像フレームの表示シーケンスの方向は、フレームのシーケンスを再順序付けすることにより、可逆性である。このようにして、例えば、第１０図内に表示された両場面は、コンピュータのユーザーによって優先的に選択されたならば、逆転される。このため、マウスの動作により、２つの場面内の同一の参加者の別個の図は、同一方向において運動を有するように見える。
【０１３３】
ここで記載されたシステムは、任意の連結コンピュータにおいてユーザーに利用可能な他の特徴を有する。運動事象を記録する前に、例えば、表示場面の選択可能な部分は、対象識別子と一意的に関連される。このようにして、画面の空間（垂直）領域に沿って、レースコースにおける一つ以上のレーンと、特にその中のランナは、画面の特別の部分と関連される。ユーザーは、例えば、その部分を指し、競技参加者の名前のように、そのレーンに関する情報を取得する。さらに、画面上に表示されたあらゆる部分は、唯一の時間基準と関連しているために、ユーザーは、同様に、画面上の選択された部分に関連した時間にアクセスし、表示し、その結果を表示する。
【０１３４】
動作において、例えば、ユーザーは、レースにおいて勝利者のレーンを選択して、人の名前を調べ、さらに詳細には、ユーザーは、決勝線に交差する勝利者の身体の第１部分を選択し、関連した勝利時間を表示することができる。好ましい実施態様において、ディスプレイにおける場面の任意の部分と関連した対象識別子と時間の両方が、ユーザーによって選択されたならば、結果テーブルに自動的に入力される。
【０１３５】
場面、レース結果、又はユーザーによって選択可能な他の情報を示す表示が、そのコンピュータにおいて選択された適切な印刷コマンドによって任意の時点において印刷される。
【０１３６】
ここで使用された如く、用語「グレースケール」は、古典的グレースケール値だけでなく、また、等価的な色表現を含む（例えば、単一の値又はいろいろな色を表現する一連の値）。
【０１３７】
付録Ｉは、ここで記載された多くの機能を実行するために、プログラムの目的コードリストである。このプログラムは、ＭＳ−ＤＯＳの下でＩｎｔｅｌＸ８６ベースパーソナルコンピュータシステムにおいて実行可能である。
【０１３８】
従って、上記の説明において含まれた、又は添付の図面に示されたすべての事項は、限定的であるよりも、例示として解釈されることが意図される。
また、次のクレームは、記載された発明のすべての特定及び一般的特徴、及び発明の範囲のすべての陳述を請求することを意図することが理解される。
【０１３９】
本発明の好ましい態様を整理して記載すれば、下記のとおりである。
【０１４０】
１．画像の時間シーケンスを形成するための事象記録カメラシステムにおいて、Ａ．第１の瞬時において該第１ディジタルカメラによって捕らえられ、検出器要素の第１アレイに結像される第１ビューを表現するディジタル画像フレームの第１シーケンスを発生する第１ディジタルカメラと、Ｂ．第２の瞬時において該第２ディジタルカメラによって捕らえられ、検出器要素の第２アレイに結像される第２ビューを表現するディジタル画像フレームの第２シーケンスを発生する第２ディジタルカメラと、Ｃ．該第１ディジタルカメラに関連された精密タイマと、ディジタル画像フレームの該第１シーケンスのフレームを、該第１の瞬時を指示する時間基準で記すタイマ処理手段と、Ｄ．少なくとも高速モードと低速モードにおいて動作する該第２ディジタルカメラにおける同調可能なタイマと、該第２シーケンスのフレームを、同調可能なタイマによって決定された該第２の瞬時を指示する時間基準を記すタイマ処理手段と、Ｅ．ディジタル画像の該第１及び第２シーケンスが、共通時間基準を記される如く、精密タイマにアクセスし、該精密タイマと同期して該同調可能なタイマを維持するための速度を有するモードを選択するためのモード選択手段とを具備する事象記録カメラシステム。
【０１４１】
２．該同調可能なタイマが、異なる速度のモードを決定する種々の周波数ベースを設けるための種々の分周器を有するプリスケーラを含む上記１に記載のシステム。
【０１４２】
３．該精密タイマが、該第１ディジタルカメラにある上記１に記載のシステム。
【０１４３】
４．事象記録ディジタルカメラにおいて、視野の光画像を形成するための光結像要素と、光画像からディジタル画像フレームを発生するための画像検出要素と、同調可能な離散率において時間信号を発生するための該カメラにおけるタイミング手段と、精密時間源とのタイミング手段の同期性を維持するように該率を選択するために精密時間源との通信に応答する手段と、該タイミング手段によって決定された発生の時間を該カメラによって発生されたフレームに記すための時間処理手段とを含む事象記録ディジタルカメラ。
【０１４４】
５．画像検出要素が、ラインセンサーである上記４に記載のディジタルカメラ。
【０１４５】
６．光学画像形成要素と、ディジタル画像フレームを発生するための画像検出要素と、同調可能なタイマと、精密時間源と同期して維持するように該同調可能なタイマが動作する率を周期的に変化させるための手段と、該同調可能なタイマによって発生された時間をディジタル画像フレームに記すための手段とを含む事象記録ディジタルカメラ。
【０１４６】
７．該検出要素が、実質的に１００フレーム／秒を超える率においてフレームを発生するラインセンサーであり、そして該同調可能なタイマが、約１０−３秒よりも大きなタイミング精度を維持するために、該精密時間源に位相同期される上記６に記載のディジタルカメラ。
【０１４７】
８．視野画像を形成するための光学画像要素と、視野画像からマルチピクセル電気出力を発生するための画像検出要素と、各画像ピクセルに対するディジタル値を含むビデオストリームを設けるために該マルチピクセル電気出力を処理するための該カメラにおける回路手段とを含むディジタルカメラにおいて、該回路手段が、該画像検出要素の暗電流ピクセルからのディジタル化暗電流信号を検出し、該暗電流信号に対応する値だけ、各画像ピクセルの電気出力をオフセットさせ、これにより、向上画像品質の低雑音ビデオストリームを生成するディジタルカメラ。
【０１４８】
９．該ビデオストリームが、増幅されたディジタル化ビデオストリームであり、該回路手段が、検出要素によって発生された電気出力を増幅する前置増幅器にオフセット値を供給し、該オフセット値が、該ビデオストリームにおけるプリセットしきい値よりも低く増幅されたディジタル化暗電流を維持するように選択される上記８に記載にディジタルカメラ。
【０１４９】
１０．視野を結像するための光学手段と、結像された視野の固定線部分を、該視野の画像のピクセルの線を表現する電気信号に変換するためのラインセンサーであり、ピクセルの線は、瞬時において該固定部分を表現するフレームを形成するラインセンサーと、高走査率におけるフレームのシーケンスのディジタル化ピクセル値を含むディジタル出力ストリームを形成するために該電気信号を処理するための回路手段と、伝送の前に該ディジタル出力ストリームを記憶するためのバッファと、伝送される前に、その帯域幅を縮小するために、該バッファにおけるデータを圧縮するための圧縮手段とを具備する事象記録ビデオカメラ。
【０１５０】
１１．圧縮モードを選択するためにバッファの内容に応答する選択手段をさらに具備し、該選択手段は、該バッファが比較的空である時、第１圧縮モードを選択し、該バッファが比較的充填している時、第２圧縮モードを選択し、該第２モードは、該第１モードよりも圧縮する上記１０に記載の事象記録カメラ。
【０１５１】
１２．該圧縮モードの一方が、線単位の差分圧縮を含む上記１１に記載のビデオカメラ。
【０１５２】
１３．該圧縮手段が、しきい雑音量だけ異なる２つのディジタル化ピクセルを、単一圧縮値に圧縮するための雑音帯量子化手段を含む上記１１に記載のビデオカメラ。
【０１５３】
１４．該圧縮モードが、フレーム単位の予測コード化を含む上記１１に記載のビデオカメラ。
【０１５４】
１５．該ピクセル値が、色値を含み、そして該圧縮モードが、各色に対して別々に値を圧縮する上記１１に記載のビデオカメラ。
【０１５５】
１６．表示のためにビデオデータのデータストリームを処理するためのビデオ表示処理モジュールにおいて、そのようなデータは、光情報の連続するフレームを含み、各フレームは、光色値を有するピクセルを具備し、この場合、色値は、非常に多数の色を表現し、該表示モジュールは、より小さな所定最大数のコード化色値から成る色のパレットを決定するための手段を含み、決定手段は、ｉ）データストリームにおけるピクセルの色値に基づいて、該パレットに連続するコード化色値を割り当てるための第１手段であり、該パレットに以前に割り当てられたならば、コード化色値と入りピクセルの色値を比較するための比較器手段を含む第１手段と、ｉｉ）該比較器手段が一致を判定する時、パレットからのコード化色値で、入りピクセルの色値を置き換え、そうでなければ、該パレットが該最大数のコード化色値を含むまで、該入りピクセルの色値を、さらに他のコード化色値としてパレットに割り当てるために該比較器手段に応答する手段とを含み、該パレットは、初期的に非充填であり、該割り当て手段は、該パレットを満たす時、連続するフレームのすべてのピクセルに該少数の色を割り当てるために動作し、そのため、該データストリームによって表現されたビデオ画像は、続くフレームの点検を待つことなく、即時に観察されるビデオ表示処理モジュール。
【０１５６】
１７．該比較器手段が、入りピクセルの色値に最も近いパレットからの色を判定するために、該パレットが充填している時、動作する上記１６に記載のビデオ表示処理モジュール。
【０１５７】
１８．該パレットが、２５６色エントリを保持する索引テーブルを具備する上記１６に記載のビデオ表示処理モジュール。
【０１５８】
１９．該比較器手段が、入りピクセル色とパレットの色の間の距離を判定する上記１６に記載のビデオ表示処理モジュール。
【０１５９】
２０．該距離が、人の色知覚に対応する認識距離尺度である上記１９に記載のビデオ表示処理モジュール。
【０１６０】
２１．ｎ色よりも少ない小パレットを判定し、ピクセルの複数のフレームを有する色ビデオデータのストリームの各ピクセルに、パレットからの色を割り当てるための色正規化器であり、各ピクセルは、マルチビットＲＧＢ成分によって指定され、これにより、モニターにおける表示のために適する少数の色を有する多色ストリームを生成する色正規化器において、ディジタルデータストリームにおける入りピクセルのＲＧＢ値を点検し、該入りピクセルのＲＧＢ値により選択されたせいぜいｎ色で満たされるまで、パレットに色を適応的に付加し、このパレットの色を該ピクセルに同時に割り当てるための第１手段と、各入りピクセルにパレットの最も近い色を割り当てるために、一旦パレットが満たされたならば動作する第２手段とを具備し、これにより、各ピクセルは、操作者による該ストリームの即時の対話型ｎ色コンピュータ表示のために、該ｎ色よりも少数の色の一つを割り当てられる色正規化器。
【０１６１】
２２．ｎ色よりも少ない小パレットを判定し、ピクセルの複数のフレームを含む色ビデオデ−タのストリームの各ピクセルに、パレットからの色を割り当てるための色正規化器において、ビデオデータは、固定環境に対して変化する事象のビューを含み、該正規化器は、該色ビデオデータストリームにおける初期フレームの色に基づいて、進行中に、該ｎ色のテーブルを適応的に形成し、それから、テーブルからのｎ色を、該ストリームの続くフレームに割り当てる色正規化器。
【０１６２】
２３．ディジタルデータフレームのシーケンスを圧縮するための圧縮システムであり、該ディジタルデータフレームの各々は、場面の固定線部分がビデオカメラにおいて結像されたラインセンサーのピクセルにおいて検出された輝度値を表現するｎビットグレースケール数の列を形成し、該シーケンスは、ｎビット数の行のアレイを形成する圧縮システムにおいて、Ａ．該ディジタルデータフレームの各々を、ｍビットのグレースケールの列に変換するためのグレースケール変換手段であり、この場合、整数ｍはｎよりも小さく、これにより、ｍビット数の行のアレイを形成するグレースケール変換手段と、Ｂ．ｍビット数の行の該アレイの各行において、隣接フレームにおける等価ｍビットグレースケール数の発生数のカウントを設けるカウンター手段と、Ｃ．等価ｍビット数のあらゆる行シーケンスが、一つのｍビット値とそのカウントによって表現される如く、ｍビット数の行の該アレイの各行を再フォーマットするための行再フォーマット手段と、Ｄ．行の該アレイの各再フォーマット行を順次に記憶するためのメモリ再フォーマット手段とを具備し、これにより、該圧縮システムは、結像された視野の固定線部分を表現するディジタルデータフレームの該シーケンスを記憶するために必要なメモリを縮小する圧縮システム。
【０１６３】
２４．該行再フォーマット手段が、該一つのｍビット数とそのカウントが一つのｎビット数によって表現される如く、ｍビット数の行の該アレイの各行を再フォーマットする上記２３に記載の圧縮システム。
【０１６４】
２５．該行再フォーマット手段が、該カウントが一つのｎビット数によって表現される如く、ｍビット数の行の該アレイの各行を再フォーマットする上記２３に記載の圧縮システム。
【０１６５】
２６．該整数ｍを選択的に変更することにより、該圧縮システムによって記憶された情報の精度を選択的に制御するための圧縮精度制御手段をさらに具備する上記２３に記載の圧縮システム。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】平面に交差するボデーの時系列場面を記録表示するために、発明により構成されたシステムを概略的に示す。
【図１Ａ】第１図のシステムにおいて使用された好ましいカメラにおける適応信号処理を示す。
【図２】発明により構成されたシステムが、離散標本された線対象から場面を順次に構成する方法を示す。
【図３】情報ブロックを形成するディジタル画像フレームの収集を示し、この場合、各フレームは、関連時間基準でマークされる。
【図３Ａ】特別のフレームが一連のフレームから切り取られる発明の好ましい実施態様を示す。
【図４】発明により構成されたシステムがレースを観察記録するレース管理システムとして作動する発明の好ましい使用を示す。
【図５】発明により構成されたシステムによって発生された競争場面の典型的な表示を示す。
【図６】仮想メモリサブシステムを有する発明により構成されたシステムを示す。
【図７】発明によって提供されたディジタル画像フレームのシーケンスの圧縮において実例となる第１ステップに対応する一連のデータを示す。
【図７Ａ】第７図において示されたデータシーケンスの圧縮における実例となる第二ステップを示す。
【図７Ｂ】第７Ａ図において示されたデータシーケンスの圧縮における実例となる第三ステップを示す。
【図８】発明により構成された第１の圧縮システムを概略的に示す。
【図８Ａ】発明により構成された第二の圧縮システムを概略的に示す。
【図８Ｂ】白黒カメラの連続フレーム内で発明により生成された代表データピクセルを示す。
【図８Ｃ】カラーカメラの連続フレーム内で発明により生成された代表データピクセルを示す。
【図８Ｄ】発明の一層の特徴による実例となる連続する圧縮動作を示す。
【図８Ｅ】発明の一層の特徴による実例となる連続する圧縮動作を示す。
【図８Ｆ】発明の一層の特徴による実例となる連続する圧縮動作を示す。
【図８Ｇ】発明の一層の特徴による実例となる連続する圧縮動作を示す。
【図８Ｈ】発明の一層の特徴による実例となる連続する圧縮動作を示す。
【図９】仮想メモリサブシステム、多重カメラ、画像タイマ内の多重バッファを利用する、発明の好ましい実施態様を示す。
【図９Ａ】フレームにマークを付けるために、カメラにおいて同調可能なタイマを有する別の多重カメラシステムを示す。
【図９Ｂ】フレームにマークを付けるために、カメラにおいて同調可能なタイマを有する別の多重カメラシステムを示す。
【図９Ｃ】フレームにマークを付けるために、カメラにおいて同調可能なタイマを有する別の多重カメラシステムを示す。
【図１０】２つの別個のカメラによって生成された２つの場面シーケンスを図示するディスプレイ場面を示す。
【図１１】システムの好ましい実施態様における適応カラーパレチゼーションを図示する。
【図１１Ａ】システムの好ましい実施態様における適応カラーパレチゼーションを図示する。
【符号の説明】
【０１６７】
１０  システム
１２  デジタルカメラ
１５  内部光学系
１６  主制御コンピユータ
２０  検出器要素
２２  カメラプロセッサ
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図５】
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【図１０】
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